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大气课程设计

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2020年4月19日
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目 录
前言..............................................................................................
1. 设计任务书...........................................................................
1.1 课程设计题目.......................................................................
1.2 设计原始材料.......................................................................
2. 设计概况...............................................................................
2.1 设计内容...............................................................................
2.2 脱硫工艺设计.........................................................................
2.3 工艺流程...............................................................................
3. 工艺、设备设计计算...........................................................
3.1 除尘工艺设计计算...............................................................
3.2 脱硫工艺设计计算...............................................................
4. 烟囱的设计计算...................................................................
4.1 烟囱高度的确定...................................................................
4.2 烟囱直径的确定...................................................................
4.3 烟囱的抽力计算...................................................................
5. 辅助设备设计计算...............................................................
5.1 烟气换热器的设计计算.......................................................
5.2 供剂管管径计算...................................................................
6. 设备布置.............................................................................
6.1 总体布置..............................................................................
7. 设计小结..............................................................................
参考文献.....................................................................................

前 言
当前中国大气污染状况依然十分严重，主要表现为煤烟型污染。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染一直在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势。大气污染物排放总量现状：二氧化硫。煤炭消耗量不断增加，随之带来二氧化硫排放总量急剧上升。在各类排放源中，电厂和工业锅炉排放量占到70%。由二氧化硫排放引起得酸雨污染范围不断扩大。
随着中国经济的快速发展，工业企业的不断扩张，对环境的污染也越来越严重。在一些工业污染比较严重的区域，经常会出现雾霾天气。燃煤电厂烟气污染物主要有烟尘、二氧化硫、氮氧化物及二氧化碳等。当前中国对二氧化碳没有给行业、企业下达减排计划，也没有排放浓度指标。燃煤电厂烟气污染物排放浓度控制有烟尘、二氧化硫、氮氧化物，二氧化硫总排放量有减排“指令性”指标计划。二氧化硫排放是造成中国大气污染及酸雨不断加剧的主要原因，燃煤电厂二氧化硫排放量约占全国二氧化硫排放量的50％。
随着中国煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫也不断增加，连续多年超过一万吨，已居世界首位，致使中国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。当前全国火电厂二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放量的40%， 将达到60%。因此提高火电厂的除尘技术，降低烟尘的排放量，控制二氧化硫的排放已成为社会和经济可持续发展的迫切需求。当前火电厂采取的除尘措施主要有以下五种，改变燃料结构；在可能的情况下尽量燃用干净的燃料提高锅炉的燃烧技术；减少污染物的生成量，设置高效的除尘系统；减少粉尘的排放量，采用高烟囱排放；降低烟尘在大气中的浓度，采用脱硫脱氮技术；减少烟气中的硫化物，氮氧化物的排放量。

1. 设计说明书
1.1课程任务书
1.1.1课程设计题目
某装机容量为125MW火力发电厂燃煤烟气除尘系统初步设计
1.1.2课程设计内容
1．设计参数
（1）燃煤的组成：
C-64.8%，灰分-19.1%，S-1.7%，H-3.2%，H2O-9.0%，O-2.2%（含N量不计）
（2）锅炉耗煤量为300g/kw·h，烟尘的排放因子为80%。
（3）烟尘密度（堆积密度）：1.18×103kg/m3;润湿性：强亲水性，V20>8.0mm/min，比电阻为8×1010Ω·cm；黏附性：中等黏性，断裂强度为300-600Pa。烟气平均温度为170℃。烟尘真密度为2.05×103kg/m3。
（4）粉尘粒径组成：
粒径（μm）
<3
3~5
5~10
10~20
20~30
30~40
>40
d50
重量百分比（%）
4.2
6.5
15.7
22.8
13.8
9.8
27.2
20.05
2．排放标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223- ）
3．当地气象条件:
年平均气温17℃，
极端最高、最低气温分别为40.7和-11.0℃，
气温最高7月份，平均气温29.2℃，
气温最低1月份，平均气温3.9℃，
全年主导风向为E，
年平均风速为2.2m/s，
年最大风速为17.0m/s,
年平均气压101.2Kpa
大气稳定度为中性D类。
当地环境空气质量等级：二级。
1.1.3设计步骤
1.教师进行集中讲解，给出设计任务书，分析设计题目，给出原始数据和工作条件，明确设计内容和要求；
2.查找相关文献资料、复习所用理论知识，根据原始资料确定设计方案，进行方案设计计算；
3.结合计算结果，绘制工程图；
4.资料汇总、编制设计说明书，提交设计说明书及图纸。
1.1.4基本要求
1. 除尘系统方案论证。包括除尘器的选择及除尘基本工艺路线确定，除尘工艺流程和主要设备的选择。
2. 方案论证主要进行方案的技术比较，如处理效果，技术合理性和先进性；同时进行经济比较，如一次性投资，运行管理费用及运行管理的复杂程度。
3. 进行除尘系统的工艺设计计算。
4. 绘制除尘系统工艺流程图、平面布置图、立面图和主要设备三视图。
5. 计算烟气中SO2浓度是否超标，说明是否需要脱硫。
6. 提交成果：设计说明书，计算书一份；设计图纸：除尘系统工艺流程图、系统总平面布置图、立面图、主要设备三视图各一张。
1.1.5设计参考资料
1. 郝吉明，马广大主编.《大气污染控制工程》.高等教育出版社. 8月.
2. 陆耀庆.《供暖通风设计手册》.中国建筑工业出版社.1987年12月.
3. 刘天齐.《三废处理工程技术手册 废气卷》.化学工业出版社.1999年5月.
4. 张殿印，王纯.《除尘工程设计手册》.化学工业出版社， 6月.
5. 胡传鼎.《通风除尘设备设计手册》.化学工业出版社. 9月.
6. 吴忠标.《实用环境工程手册》（大气污染控制工程）. 化学工业出版社. 9月.
7. 何争光.《大气污染控制工程及应用实例》.化学工业出版社， 9月.
8. 鹿政理.《环境保护设备选用手册》. 北京：化学工业出版社， .
9. 陈家庆.《环保设备原理与设计》.中国石化出版社. 9月.
10.黄学敏，张承忠.《大气污染控制工程实践教程》.化学工业出版社， .
11.张殿印，张学义.《除尘设计手册》.冶金工业出版社. 2月.
12.《全国通用通风管道计算表》等.

1.2 工艺介绍
1.2.1各除尘器的简介
旋风除尘器 对于捕集5-10μm以上的粉尘效率较高，其除尘效率可达90%以上，被广泛地应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门。
旋风除尘器结构简单，除尘器本身无运动部件，不需特殊的附件设备，占地面积小，制造、安装投资较少。操作、维护简单，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低。操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制。对于粉尘的物理性质无特殊要求，同时可根据化工生产的不同要求，选用不同材料制成，或内衬各种不同的耐磨、耐热材料，以提高使用寿命。
袋式除尘器 袋除尘器的阻力一般为1000- Pa。另外，若除尘器阻力过高，还会使除尘系统的处理气体量下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力达到一定数值后要及时清灰，清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著降低。
电除尘器 电除尘器的除尘效率与电场强度、集尘板面积、烟气流量、粉尘趋进速度，特别是粉尘的导电性有关，电除尘器具有很高的除尘效率（可达99.99%），可捕集到0.1μm以上的尘粒。它阻力小，运行费用低，处理烟气量的能力大，运行操作方便，可完全实现自动化。缺点是设备庞大，投资费用高。
洗涤式除尘器 它应用最多的是文丘里洗涤除尘器，文丘里洗涤器的除尘效率一般在95%以上，它随液滴直径、喉管气速的增加而增加。当液滴直径比尘粒大50倍时，其除尘效率最高。这种除尘器结构简单，除尘效率高，水滴还能吸收烟气中的二氧化硫的三氧化硫。其缺点是阻力大，需要有污水处理装置。
1.2.2主要除尘器的选用
在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响。
针对当前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及静电除尘器和布袋除尘器在性能上的差异和在各行各业应用的实际情况，对两种除尘器在实际应用中的基本性能做一个简单客观的对比。
(1)除尘效率
布袋除尘器：对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。一般除尘效率可达99.99%以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10 mg/Nm3以下，几乎实现零排放。
电除尘器：随着国家环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤（或者经过了高效脱硫），比电阻大，即使达标也变得越来越困难。而布袋除尘器的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化性能变化的影响，具有稳定的除尘效率。
针对当前国家环保的排放标准和排放费用的征收办法，布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的。
2）系统变化对除尘器的影响
锅炉系统是一个经常变动和调节的系统，因此从锅炉中出来的烟气物化性能、烟尘浓度、温度等参数也不能保证不发生变化。这一系列的变化，针对不同的除尘器会引起明显不同的变化。下面从主要的几个方面进行对比：
（1）送、引风机风量不变，锅炉出口烟尘浓度变化
①除尘器：
烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷的变化，从而导致清灰频率改变（自动调节）。烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快，相应的清灰频率高，反之清灰频率低，而对排放浓度不会引起变化。
②对静电除尘器：
烟尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量，因此也直接影响了静电除尘器的除尘效率，最终反映在排放浓度的变化上。一般烟尘浓度增加除尘效率提高，排放浓度会相应增加；烟尘浓度减小除尘效率降低，排放浓度会相应降低。
（2）锅炉烟尘量不变，送、引风机风量变化
①对布袋除尘器：
由于风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，而对除尘效率基本没有影响。风量加大设备阻力加大，引风机出力增加；反之引风机出力减小。
②对静电除尘器：
风量的变化对设备没有什么太大影响，可是静电除尘器的除尘效率随风量的变化非常明显。若风量增大，静电除尘器电场风速提高，粉尘在电场中的停留时间缩短，虽然电场中风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度，可是这不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响，因此除尘效率降低非常明显；反之，除尘效率有所增加，但增加幅度不大。
（3）烟气温度的变化
①对布袋除尘器：
烟气温度太低，结露可能会引起“糊袋”和壳体腐蚀，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋。可是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是在极端温度（事故/不正常状态）下，因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温度控制的有效保护措施。
②对静电除尘器：
烟气温度太低，结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电，可是对除尘效率是有好处的；烟气温度升高，粉尘比电阻升高不利于除尘。因此烟气温度直接影响除尘效率，且影响较为明显。
（4）气流分布
①对布袋除尘器：
除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀，不能偏差太大，否则会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。
②对静电除尘器：
静电除尘器非常敏感电场中的气流分布，气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低。在静电除尘器性能评价中，气流分布的均方根指数一般是评价一台静电除尘器的好坏的重要指标之一。
3）运行与管理
（1）运行与管理
①对布袋除尘器：
运行稳定，控制简单，没有高电压设备，安全性好，对除尘效率的干扰因素少，排放稳定。由于滤袋是布袋除尘器的核心部件，是布袋除尘器的心脏，且相对比较脆弱、易损，因此设备管理要求严格。
②对静电除尘器：
运行中对除尘效率的干扰因素多，排放不稳定；控制相对较为复杂，高压设备安全防护要求高。由于静电除尘器均为钢结构，不易损坏，相对于布袋除尘器，设备管理要求不很严格。
（2）停机和启动
①对布袋除尘器：
方便，但长期停运时需要做好滤袋的保护工作。
②对静电除尘器：
方便，可随时停机。
（3）检修与维护
①对布袋除尘器：
可实现不停机检修，即在线维修。
②对静电除尘器：
检修时一定要停机
4）设备投资
（1）对于常规的烟气条件和粉尘（主要是指比较适合静电除尘器的烟气），两种除尘器排放浓度要达到当前较低的环保要求（如150mg/m3）初期投资布袋除尘器比静电除尘器约高20-35%左右
（2）对于低硫高比电阻粉尘、高SiO2、Al2O3类不适合静电除尘器捕集的粉尘，两种除尘器要达到当前较低的环保要求（如150mg/m3）初期投资静电除尘器和布袋除尘器相当或静电除尘器投资高些。
（3）一般条件下达到相同的除尘效率或者说达到相同的排放浓度，静电除尘器的投资一般要比布袋除尘器的投资高。
5）运行维护费用
（1）运行能耗
对布袋除尘器：风机能耗大，清灰能耗小。
对静电除尘器：风机能耗小，电场能耗大。
可是，总体来讲两种除尘器的电耗相当。对于静电除尘器难以捕集的粉尘，或者说当静电除尘器的电场数量超过4电场时，静电除尘器的能耗比布袋除尘器的要高，也就是说此时的静电除尘器运行费用要比布袋除尘器高。如果按照即将出台的新环保标准，静电除尘器要是做到达标话，必定是采用4电场以上的静电除尘器，其电耗也就一定比布袋除尘器高。
（2）维护费用
　　布袋除尘器的维护检修费用主要是滤袋更换费，从当前实际运行情况来看，一次滤袋的更换费用只需要1.5-2年排污费比静电除尘器的少缴部分就能够抵偿。
　　静电除尘器的维护维修费用主要是对阳极板、阴极线和振打锤等的更换等。此项费用较高，但年限比较长，约6年左右。
（3）经济效益分析
实际运行中布袋除尘器的排放浓度约是静电除尘器的10%，因此，电厂采用布袋除尘器实际交缴的排污费也为静电除尘器排污费的1/10左右。如果按照当前国家征收排污费的情况来看，采用布袋除尘器后每炉/每年的排污费少缴部分是相当可观的，至少上百万到几百万元。按照以前达标即不需要交纳排污费的话，采用布袋除尘器就能够免交排污费。另外，布袋除尘器有约5%左右的脱硫效率；这同样能够减少二氧化硫的排污费。
总之，新的环保标准出台以后，静电除尘器要想做到达标排放，就必须采用4电场以上的除尘器。此时静电除尘器的初期投资已经比布袋除尘器高，同时4电场以上的静电除尘器（或者4电场的高比积尘面积）运行电耗要比布袋除尘器的高很多。因此在新的环保要求下，静电除尘器即使达标，其初期投资和运行费用都比布袋除尘器高。另外，静电除尘器的排放浓度总是在布袋除尘器的10倍左右，当前新的排污费制度下，即使达标了也要对排放粉尘量进行收费，因此两种除尘器即使达标以后，静电除尘器又比布袋除尘器多支出了一笔费用。因此，布袋除尘器必将成为工业粉尘控制的首选设备。
可供选择的除尘技术 
经过以上的除尘设备简介，我们能够看到四种除尘设备的优缺点及适用条件。鉴于设计的要求，可对可供选择的除尘设备加以分析，以确定经济高校的方法。 
设计要求净化的是燃煤工业粉尘。可能会含有腐蚀性的气态污染物，因此对设备的防腐性能要求较高，不适合采用湿式除尘器。而且如果该工厂设在北方，天气寒冷，湿式除尘器设备内的洗涤水容易冻结。如果加强它的防腐与防冻措施，则会加大投资，因此原则上不予考虑。 
而机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大（大于50μm）的粉尘有较高的除尘效果，但对粒径较小（小于5μm）分离效果较差。 
因此设计要求的除尘净化系统可供选择的除尘技术有袋式除尘技术和电除尘技术两种。
表1 布袋除尘器与电除尘器的比较表
比较的内容
名称
布袋除尘器
静电除尘器

烟气特性的
影 响
烟气的温度
敏感，决不能超温
对效率有影响
压力影响
极小影响
小
湿度
不利，不能超过极限
有利，但要防腐蚀
氧，硫氧化物
影响滤料的选择
有利
烟气的其它成分
几乎没影响
几乎没影响
流量对效率影响
不大
对效率影响较大
含尘浓度
效率稳定，影响寿命
效率有一定变化
气流均布
不敏感，效率稳定
对效率影响较大

粉尘特性的
影 响
粉尘的粒径分布
影响小，效率稳定
对效率影响较大
真密度、堆积密度
影响极小
比电阻值大时影响较大
粘附性
不利
有一定影响
比电阻
无影响，效率稳定
对效率影响大
粉尘的化学成分
影响滤料的选择
对效率影响大
粉尘硬度
影响滤袋寿命
几乎没影响
设备结构的影响
各种形式都效率高
对效率有一定影响
运行及机组起停的影响
影响较大，要求严格
影响小
维修技术含量
低
工作量小
设备故障运行的影响
对负荷率影响较大
可维持运行，对负荷率影响较小
综上所述，袋、电除尘器各自存在着其优点及不足，在此，在综合考虑本项目设计各项指标的基础上，对这两种方案进行比选，力求达到最优化设计。下表对电、袋除尘的主要优缺点、性能、及总体经济投资做了比较,经过比较，选择静电除尘器。
1.3脱硫工艺设计
13.1脱硫方法概述
采用湿法脱硫工艺，要考虑吸收器的性能，其性能的优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等。旋流板塔吸收器具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点，能够快速吸收烟尘，具有很高的脱硫效率。
1.3.2工艺比选
1）脱硫工艺及脱硫吸收器比较选择
(1) 脱硫工艺比较选择（见表2）
表2 脱硫工艺比较
项目
石灰石/ 石膏湿法脱硫工艺
双碱法脱硫工艺
氧化镁脱硫 工艺
喷雾干燥法脱硫工艺
氨法脱硫工艺
循环流化床脱硫工艺
工艺形式
湿 法
湿 法
湿 法
半干法
干法
干法
脱硫剂
石 灰 石
镁基和 钠基石灰
氧化镁
石灰
氨
石灰石
副产物状态
湿 态
湿 态
湿 态
干态
干态
干态
烟煤含硫量
无 限 制
可适用 高硫煤 1% 左右
无限制
中、低 硫煤
高 硫煤
中、低硫煤
脱硫率
高
高
高
一般
高
一般
适 用 范 围
大容量
最大装机容量1000MW
大容量
试验 中等 容量
最大 200MW 机组
中、小容量
投 资
中
中
低
中
低
中
运行费
中
低
低
高
低
中

（2）石灰（石）/石膏湿法脱硫工艺和氧化镁脱硫法的特点对比
① 石灰（石）/石膏湿法脱硫工艺
石灰（石）/石膏湿法脱硫工艺是采用石灰石（CaCO3）或石灰(CaO)作脱硫吸收剂原料，经消化处理后加水搅拌制成氢氧化钙(Ca(OH)2)作为脱硫吸收浆。石灰或吸收剂浆液喷入吸收塔，吸附其中的SO2气体，产生亚硫酸钙，进而氧化为硫酸钙（石膏）副产品。
该工艺的优点主要是：
A、脱硫效率高，在Ca/S比小于1.1的时候，脱硫效率可高达 90％以上；
B、吸收剂利用率高，可达到90％；
C、吸收剂资源广泛，价格低廉；
D、适用于高硫燃料，特别适用于大容量电站锅炉的烟气处理；
E、副产品为石膏，高品位石膏可用于建筑材料。
该工艺的缺点是：
A、系统复杂，占地面积大；
B、造价高，一次性投资大；
C、运行问题较多——由于副产品CaSO4易沉积和粘结，因此， 容易造成系统积垢，堵塞和磨损；
D、运行费用高，高液/气比所带来的电、水循环和耗量非常大；
E、副产品处理问题——当前，世界上对该副产品处理，主要采用抛弃和再利用两种方法：西欧和日本因缺乏石膏资源，因此用此副产品做建筑用石膏板，与此同时，当地建筑规范也为该产品的推广使用提供了方便。但对副产品石膏的成分要求严格（CaSO4>96%）。在美国，因天然石膏资源丰富，空地较多，过去一般采用抛弃处理。在中国，天然石膏资源丰富，而石灰石的成分却很难保证，因此脱硫石膏的成分不稳定，建筑行业很难采用；对于建在城市近郊或工业区的需要脱硫的电厂，又很难容纳大量石膏渣液的抛弃，即使有空闲场地抛弃，从长远来讲，依然可能造成固体废弃物的二次污染。因而副产物处理存在问题。
F、由于该工艺技术成熟，运用广泛，当前国家有相应技术规范，但国家环保总局在脱硫技术指导文件中明确指出该种方法适用于大型电站锅炉的脱硫，中小锅炉运用存在规模不经济等问题。
G、为适应国内中小型锅炉的烟气脱硫，对该工艺进行了改造运用，减少脱硫剂制备和石膏生成系统尚可，但其它部分的或缺带来诸多问题，因此要谨慎用之。
② 氧化镁脱硫法
氧化镁脱硫技术是利用氢氧化镁作为脱硫剂吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸镁，并通入空气将亚硫酸镁生成溶解度更大的硫酸镁。氢氧化镁作脱硫剂具有反应活性大、脱硫效率高、液气比小等优点，因此具有综合投资低，运行费用低等特点。

1.3工艺流程
1.3.1工艺流程图
锅炉烟气
布袋除尘
烟气脱硫

烟
囱
循环池
配剂池
曝气池
出渣
出灰

热
交
换
器

燃煤采暖锅炉烟气处理工艺流程
1.3.2工艺流程简述
工艺流程主要分为两个工段。第一个工段为烟气除尘，第二个工段为烟气脱硫。该工艺采用板式静电除尘器，静电除尘器正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。静电除尘器的电源由控制箱、升压变压器和整流器组成。电源输出的电压高低对除尘效率也有很大影响。
经除尘后的烟气进入第二个脱硫工段，采用湿法烟气脱硫技术在旋流板塔吸收器中对除尘后的烟气进行脱硫处理。在洗涤液中采用含有MgO的浆液作脱硫剂, MgO 被转变为亚硫酸镁(MgSO3) 和硫酸镁 (MgSO4) , 然后将硫从溶液中脱除。旋流板塔工作时，烟气由塔底从切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2等酸性气体被碱性液体吸收的效果好；旋流板塔同时具有很好的除尘性能，气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附，并受离心力作用甩到塔壁而除去，从而具有较高的除尘除雾效率。
主要化学反应式：
MgO + H2O → Mg(OH)2
SO2 + H2O → H2SO3 → 2H+ + SO3-2
Mg(OH)2 + H2SO3 → MgSO3↓ + 2H2O
MgSO3 + 1/2O2 → MgSO4

2.设计计算书
除尘工艺设计计算
1.1.1. 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算
（1）标准状态下理论空气量

式中 ， ， ，——分别为煤各元素所含的质量分数。
代入C＝64.8% ，H＝3.2%，S＝1.7%，O＝2.2%，
得
（2）标准状态下理论烟气量（设空气含湿量为12.93）
（m3/kg）
式中　——标准状态下理论空气量，；
　　　——煤中水分所占质量分数，％；
　　　——N元素在所占质量分数，％；
代入　, ， 含氮量不计,：
=1.867(0.648+0.3750.017)+11.20.032+1.240.09+0.796.57
=6.88
（3）标准状态下实际烟气量

式中　——空气过剩系数,取1.2
注意：标准状态下烟气流量Q以计，因此，设计耗煤量
代入　，，
得=6.88+1.0160.26.57＝8.22
标准状态下烟气流量
某装机容量为125MW火力发电厂，理论上每台没小时的发电量为100MW
锅炉耗煤量为300g/kw·h
设计耗煤量
M=0.31251000=37500kg/h=37.5t/h
设计耗煤量
=
——标准状态下实际烟气量
（４）标准状态下烟气含尘浓度

式中　m——排烟中飞灰成分的含量；
　　　——标准状态下实际烟气量，。
——烟气排放因子；
得C= 0.191×0.88.22=0.01858
（５）标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

式中　——煤中可燃硫的质量分数
代入 ＝1.7%,
得=0.0178.22= 2068.13
脱硫塔应达到的脱硫效率

式中　C——标准状态下烟气二氧化硫浓度，；
　　　——标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，。
代入=900
得=1-9002068.13=0.5648=56.48%
1.1.2. 除尘器的选择
（1）除尘器应达到的除尘效率

式中　C——标准状态下烟气含尘浓度，；
　　　——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。
代入C=18580,=200,
得＝1- 8580=0.9892=98.92%
除尘器的计算
工作状况下烟气流量

——标准状态下实际烟气量，
——工作状况下烟气温度，K
——标准状况下温度，273K
烟气流速
（1）电除尘器型号的确定
本次设计选用卧式、板式、无辅助电极的宽间距（400mm）电除尘器。
（2）电除尘器的台数 采用一台除尘器
（3）电场风速（v）的确定 对于电炉，由于粉尘粒径很小，一般在3~11μm之间，故不可取过高的电场风速，以免引起二次扬尘，故取0.90m/s。
4.2.3各部尺寸计算
（1）集尘面积

——　取1.0

（2）初定电场断面积

（3）极板的有效高度

极板的有效宽度

（4）通道数

　反算极板的宽度

（5）验算实际断面积

　验算电场风速

　　　　　　　　　　　　 合格
（6）单电场长度

（7）电压和电流

（8）放电极型式选取
为了使电除尘器长期高效、可靠地运行，对放电极的基本要求是：牢固可靠，不断线；电气性能良好；粘附粉尘少。放电极的类型大致有三种：点放电，如芒刺线；线放电，如星型线；当前有多种型式的放电极，可根据烟气性质、粉尘性质等来选定。本设计选用芒刺线。
（9）放电极长度计算
由比电晕电流（指单位收尘极板上所得电晕电流）计算。比电晕电流根据电极型式查有关手册确定。选芒刺形，比电晕电流在0.18-0.5mA/m2选取。设计中选比电晕电流0.5mA/m2
则。
芒刺形电晕线单位长度的电流值i0＝0.25～0.35mA/m,选取i0＝0.3mA/m。
则电晕线总长度
除尘器一共有22个通道，每条电晕线长2.64m，则
每道中的电晕线数量为
则每道中电晕线之间的实际距离为。
放电极与放电极之间的距离对放电强度影响很大.间距太小，会减弱放电的强度；但电晕极太密，也会因屏蔽作用而使其放电强度降低.放电极间距一般采用200～300mm。因此以上求得的距离符合要求。
（10）放电极的悬挂与清灰方式
放电极的悬挂有三种方式：重锤悬吊式、框架式、桅杆式。这里选用框架式。
电晕极上沉积粉尘一般都比较少，但对电晕放电的影响很大。如粉尘清不掉，有时在电晕极上结疤，不但使除尘效率降低，甚至能使除尘器完全停止运行。因此，一般是对电晕极采取连续振打清灰方式，使电晕极沉积的粉尘很快被振打干净。
其振打方式也有多种，常见的有提升脱钩振打、侧部挠臂锤振打等方式，本方案采用侧部挠臂锤振打方式清灰。

（11）柱间距
除尘器内壁宽度(取)

沿气流方向上的柱间距

与气流垂直方向的柱间距

（12）进气烟箱
　 进气烟箱采用水平进气方式，并设置导流板和开孔率为的气流均布板，取进口烟气流速为，进气烟箱进口的截面积

进气烟箱的进口截面形状为的矩形，底板斜度为，进气烟箱长
（13）出气烟箱
出气烟箱采用水平出气方式，并设置槽型极板，取各出气烟箱小端截面

底板与水平夹角为,
出气烟箱长
（14）灰斗
采用船形灰斗，沿气流方向设2个灰斗，灰斗上口取，灰斗下口取，底部卸灰阀高度取，灰斗壁与水平夹角为，灰斗高为。
灰斗总体积
取有效容积为
（15）理论捕集效率

符合设计要求。
（16）电除尘器总体外形尺寸
除尘器总长=进气烟箱长+柱距长×电场数+出气烟箱长

除尘器总宽=2×走台宽度+室数×柱间宽

　　除尘器总高=极板有效高度+灰斗高度+顶部大梁高度+底部遮拦高度+底部卸灰阀高度

电收尘器全部采用钢结构外壳。电收尘器的下部分排灰选用拉链机、刮板输送机、回转卸料器。为消除应力，拉链机和壳体下部灰斗之间应装设伸缩节。电除尘器本体由安装在地梁下的活动支座及固定支座支撑，以保证个支点在正常运行时格子膨胀方向上自由移动。
1.2. 脱硫工艺设计计算
1.2.1. 旋流板塔内气体流量计算
设计旋流板塔内平均温度为，压力为120KPa，则旋流板塔内烟气流量为：

式中：—喷淋塔内烟气流量，；
—标况下烟气流量，；
K —除尘前漏气系数，0～0.1；
代入得：
=44769.8(m3/h)=12.44(m3/s)
1.2.2. 旋流板塔塔径计算
据湿法烟气脱硫的操作条件参数，选择旋流板塔内烟气流速，则旋流板塔截面A为：
(m2)
则塔径d为：

取塔径D= mm
1.2.3. 旋流板塔高度计算
依据氧化镁法烟气脱硫的操作条件参数，选择旋流板塔气液反应时间t=4s，则旋流板塔的吸收区高度为：
H1= vt = 4×4 = 16 (m)
取除雾区高度为：,塔底部高度为： 。
则旋流板塔高度：
H=H1+H2+H3=16+3+2=21(m)
1.2.4. 循环浆液池容量计算
液气比设计参数为2～3 L/m3，取值2 L/m3，浆液在池中停留时间t1 = 4～8min，取6min。
浆池容量V1按液气比和浆液在池中停留时间t1确定，

式中： ——液气比，取；
Q——标况下烟气量，；
t1——浆液停留时间，s；
代入数据，得
= 6165（L）=6.165(m3)
液体用量
1.2.5. 脱硫剂量的计算

1mol 1mol

1mol 1mol
每小时SO2产量：
= 1.95×10-3kg/m3×30825m3/h =60.11 (kg/h)
每小时脱出SO2的量：
= ×η= 60.11×56.48% = 33.95 (kg/h) = 662.03 (mol/h)
据经验取镁/硫为：